8. Двигуни з поліпшеними пусковими

ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

П ростота конструкції та надійність в експлуатації двигунів з ко-роткозамкненим ротором є їх суттєвими перевагами, завдяки яким вони набули широкого застосування в промисловості. Проте ці дви­гуни мають погані пускові характеристики. Значного поліпшення пускових характеристик асинхронних двигунів із короткозамкненим ротором можна досягти зміною конструкції ротора: використанням ротора з подвійною короткозамкненою обмоткою та з глибокими пазами. Ротор з подвійною короткозамкненою обмоткою вперше був запропонований М. О. Доліво-Добровольским у 1889 р. Він склада­ється з двох короткозамкнених обмоток (рис. 91, а). Кількість пазів верхньої А та нижньої Б обмоток може бути однаковою або різною. Зовнішня обмотка А виконана із стержнів малого поперечного пере­різу, а внутрішня Б — із стержнів великого поперечного перерізу. Тому активний опір обмотки А буде значно більшим від активного опору обмотки Б (R_А » R_Б). Внаслідок того, що стержні внутріш­ньої обмотки Б глибоко занурені в тіло ротора й оточені сталлю, ін­дуктив-ний опір внутріш-ньої обмотки знач-но більший, ніж зовніш­ньої (Х_Б » Х_А).

Принцип дії цього двигуна полягає ось у чому. У момент ввімк­нення двигуна в мережу ротор нерухомий і частота струму в роторі дорівнює частоті струму в мережі: ƒ₂ = ƒ_1. Сила струму в обмотках А і Б розподіляється обернено пропорційно їхнім повним опорам. Оскільки реактивні опори обмоток асинхронних машин значно біль­ші від їхніх активних опорів, то під час пуску двигуна розподіл стру­му між обмотками А і Б приблизно обернено пропорційний їхнім індуктивним опорам. Тому під час пуску струм протікає в основному по провідниках зовнішньої обмотки А, у якої менший індуктивний і більший активний опори. Ця обмотка називається пусковою.

У робочому режимі ковзання мале, отже, частота струму в роторі також мала (ƒ₂ ≈ 0). Тому індуктивні опори обмоток не мають зна­чення і сили струмів у обмотках А і Б обернено пропорційні їхнім активним опорам. Отже, у робочому режимі струм в основному про­тікає по провідниках внутрішньої обмотки Б, у якої менший актив­ний опір. Ця обмотка називається робочою. За такої конструкції ротора збільшується активний опір його обмотки в момент пуску дви­гуна, що зменшує силу пускового струму і збільшує пусковий момент так само, як увімкнення пускового реостата в коло фазного ротора.

У двигунів із глибокими пазами на роторі короткозамкнену об­мотку ротора виготовляють у вигляді тонких і високих штаб (рис. 91, б). За такої конструкції обмотки струм відтісняється до верхньої частини провідників внаслідок того, що нижні частини про­відників зчеплені з більшим магнітним потоком розсіяння, ніж верх­ні частини.

Це явище відтіснення струму у верхні частини провідників особ­ливо проявляється в момент ввімкнення двигуна, коли частота стру­му в роторі дорівнює частоті струму в мережі, отже, під час пуску двигуна підвищується активний опір роторної обмотки, що збіль­шує пусковий момент. Зі збільшенням частоти обертання ротора час­тота струму в його обмотці знижується і струм рівномірніше розпо­діляється по перерізу стержнів; за нормальної частоти обертання не­рівномірність розподілу струму по перерізу стержнів майже повністю зникає.

Пусковий момент двигунів цього типу М_п = (1...1,5)М_н, а си­ла пускового струму І_п = (4...5) І_н.

Отже, у двигунів із подвійною короткозамкненою обмоткою та з глибокими пазами пускові моменти більші, а сили пускових струмів менші, ніж у звичайних короткозамкнених двигунів. Проте робочі характеристики цих двигунів дещо гірші, ніж звичайних коротко-замкнених: дещо менші cos φ, ККД та максимальний момент, оскіль­ки більші потоки розсіяння, тобто вищі індуктивні опори роторних обмоток.